Der 3D-Druck ist eine faszinierende und vielseitige Technologie mit unzähligen Anwendungsmöglichkeiten. Bislang war er jedoch durch eine Sache eingeschränkt – die Größe des 3D-Druckers.
Das könnte sich bald ändern. Ein Team der UC San Diego hat einen Schaumstoff entwickelt, der sich auf das bis zu 40-fache seiner ursprünglichen Größe ausdehnen kann.
„In der modernen Fertigung gilt allgemein die Einschränkung, dass Teile, die mithilfe additiver oder subtraktiver Fertigungsverfahren (wie Drehmaschinen, Fräsmaschinen oder 3D-Drucker) hergestellt werden, kleiner sein müssen als die Maschinen selbst, die sie produzieren. Diese Teile werden dann bearbeitet, befestigt, geschweißt oder geklebt, um größere Strukturen zu bilden.“
„Wir haben ein geschäumtes Präpolymerharz für die lithografische additive Fertigung entwickelt, das sich nach dem Druck ausdehnen kann, um Teile mit bis zu 40-fachem Volumen herzustellen. Mehrere Strukturen produzieren diese.“
Zunächst wählte das Team ein Monomer als Baustein des Polymerharzes: 2-Hydroxyethylmethacrylat. Anschließend mussten sie die optimale Konzentration des Photoinitiators sowie ein geeignetes Treibmittel zur Kombination mit 2-Hydroxyethylmethacrylat finden. Nach zahlreichen Versuchen entschied sich das Team für ein unkonventionelles Treibmittel, das häufig bei Polystyrol-basierten Polymeren verwendet wird.
Nachdem das Team das endgültige Photopolymerharz erhalten hatte, druckte es einige einfache CAD-Modelle im 3D-Druckverfahren und erhitzte diese zehn Minuten lang auf 200 °C. Die Ergebnisse zeigten, dass sich die Struktur um 4000 % ausdehnte.
Die Forscher gehen davon aus, dass die Technologie nun in Leichtbauanwendungen wie Tragflächen oder Auftriebshilfen sowie in der Luft- und Raumfahrt, der Energiewirtschaft, dem Bauwesen und der Biomedizin eingesetzt werden kann. Die Studie wurde in ACS Applied Materials & Interface veröffentlicht.
Veröffentlichungsdatum: 19. April 2023